[發明專利]改性磁性摻雜材的制備方法及其從稀土礦廢水中回收稀土元素的方法

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• 申請號: 202110641798.8
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113332957A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 邱廷省;邱森;嚴華山;李曉波;吳昊;王淼
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/28;B01J20/30;C22B7/00;C22B59/00;C02F1/28;C02F103/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 鄒仕娟

本發明公開了一種改性磁性摻雜材料及其從礦山廢水中回收稀土元素的方法。所述摻雜材料以正硅酸烷基酯、有機醇、去離子水和酸的反應產物為前驅體，向其中引入四氧化三鐵、萃取劑和強堿，形成凝膠后迅速將體系中的有機醇去除，最終得到具有協同效應的改性磁性摻雜材料。將所述摻雜材料用于從稀土礦山廢水中回收稀土離子，具有良好效果，在將廢水中的總稀土離子濃度降低至5ppm以下的基礎上，并且可以循環使用，在回收資源的同時也保護了環境，具有廣闊的工業應用前景。

技術領域

本發明涉及稀土元素的回收，尤其涉及從稀土礦廢水中回收稀土元素的方法。同時，涉及一種用于回收稀土元素的改性磁性摻雜材料的制備方法。

背景技術

稀土是十七種元素的總稱，被譽為是二十一世紀的工業維生素。它們具有眾多獨特的物理化學性質，其在磁性、發光、催化材料和半導體材料等領域具有重要應用，被列為我國重要的戰略資源。同時，我國也是稀土資源大國，尤其是南方離子吸附型稀土礦，更是世界稀有礦種，具有中重稀土配分高、易于開采等特點，是國際中重稀土的主要來源。

在我國現行的離子吸附型稀土礦開采中，由于工藝技術的限制，稀土浸出母液經過除雜、沉淀回收大部分稀土后，其上清廢液中仍然有少量的殘留稀土，此外，在稀土礦區周邊滲流廢水中也檢測出含有稀土，但這些廢水中都因稀土濃度太低而無法進一步回收利用。稀土作為一種不可再生的資源，當前這種情況在造成資源浪費的同時也污染了環境，有悖于“綠水青山就是金山銀山”的發展理念。

CN 201811602700.2公開了利用一種改性磁性珍珠巖吸附劑從高釔重稀土廢水中富集稀土的方法，該方法由于需在高溫水熱的條件下合成，反應條件苛刻，能耗較高；此外，該方法使用的模擬稀土廢水為0.10g/L，而實際廢水中稀土遠達不到這個濃度，因此該技術缺乏實際應用推廣價值。

CN 202010432708.X公開了一種從稀土二次資源中回收稀土的方法，將廢水引入到含有氫氧化鈉的反應器中，得到稀土沉淀，但因氫氧化稀土沉淀在水中仍有一定的溶度積，使其難以被沉淀完全。

因此，目前需要研究高效回收稀土礦山廢水中稀土元素的方法，在回收利用稀土資源的同時也保護了環境，實現可持續發展。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的上述缺陷，提供一種用于從礦山廢水中回收稀土元素的改性磁性摻雜材料及其制備方法和應用。本發明能將廢水中的稀土離子總濃度降低至5ppm以下，并且可以循環利用；在回收利用稀土資源的同時也保護了生態環境，具有良好的工業應用前景。

改性磁性摻雜材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)室溫下，將正硅酸烷基酯、有機醇、去離子水按一定比例混合，在酸催化下進行水解反應，所述正硅酸烷基酯與有機醇的體積比為1:0.5—3，所述正硅酸烷基酯與去離子水的體積比為5—25:1；所述正硅酸烷基酯與酸催化劑的摩爾比為2—20:1；

(2)在步驟(1)得到的溶液中加入納米四氧化三鐵，超聲處理使其分散，得到溶膠體系；

(3)在步驟(2)得到的溶膠體系中迅速加入含強堿和萃取劑的有機醇溶液，繼續超聲分散，使其形成凝膠；

(4)將上述步驟(3)得到的凝膠依次進行干燥、水洗、再次干燥處理，得到所述改性磁性摻雜材料。

所述的改性磁性摻雜材料的制備方法，在步驟(1)中，所述的正硅酸烷基酯選自正硅酸甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸正丙酯、正硅酸異丙酯、正硅酸正丁酯等中的至少一種；優選地，所述的正硅酸烷基酯選自正硅酸四乙酯、正硅酸正丙酯中的至少一種。

所述的改性磁性摻雜材料的制備方法，步驟(1)中所述正硅酸烷基酯與有機醇的體積比優選為1:1—2；所述的有機醇選自甲醇、乙醇、異丙醇等中的至少一種。